基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统及方法与流程

1.本发明涉及基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统及方法。


背景技术：

2.轨道交通全自动运行线路中，列车从停车场出发前一般需要经过信号车载atp(列车自动防护)设备上电并进行原地初始化定位,车载atp定位成功后才能建立与轨旁atp的无线通信，轨旁atp获得车载atp上报的定位信息后，对列车的初始化定位才算成功。基于上述条件建立后，轨旁atp根据列车开行计划开放列车停车股道前方的第一架信号机(显示允许列车通过灯色)。既有列车原地初始化定位技术主要是基于查询应答器系统，列车上的查询天线读取地面唤醒应答器，并依赖于车地无线通信使得轨旁atp获得车载atp传来的定位信息。
3.上述定位技术的缺点在于：当列车驶入停车场股道进行停车，但其停车控制精度较差时，存在列车应答器阅读天线与股道上的唤醒应答器位置错开的情况，导致第二天列车车载atp上电，应答器阅读天线工作，但因唤醒应答器超出了天线感应范围，应答器不能被成功读取，车载atp自身定位失败。轨旁atp无法获知列车位置。当列车车地无线通信故障，即便列车车载atp上电后应答器阅读天线成功读取了唤醒应答器，车载atp自身定位成功，其也无法将列车定位信息发送至地面轨旁atp系统。轨旁atp仍无法获知列车位置。如果轨旁atp不能成功获取列车位置，将导致轨旁atp无法根据列车运行计划自动对应开启列车前方第一架信号机允许显示。此时通常需要维护人员人工现地确认车号，并在信号系统调度台的显示界面上人工关联车号和所在股道，人工实现列车初始化定位。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有的缺陷而提供的基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统及方法，快速且准确的获得列车定位。
5.实现上述目的的技术方案是：
6.本发明之一的基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，包括：
7.安装在列车首尾两个车头端面的二维码标签；
8.安装在停车股道a端，用于扫射列车一端所述二维码标签的第一读码器；
9.安装在停车股道b端，用于扫射列车另一端所述二维码标签的第二读码器；
10.安装在所述第一读码器和第二读码器下方各一个的信号机；
11.安装在机房内，连接所述第一读码器和所述第二读码器，用于信息识别的中央控制器系统；
12.安装在机房内，连接所述中央控制器系统，用于向所述中央控制器系统发送辅助定位开启/关闭命令的轨旁atp；
13.其中，所述二维码标签包含其所在列车的车号信息。
14.优选的，所述中央控制器系统与每根股道上的所述第一读码器，与所述第二读码
器之间，与轨旁atp之间，都通过以太网网络接口通信；
15.所述中央控制器系统对任意股道上的所述第一读码器和所述第二读码器具有i d(编号)识别功能。
16.优选的，所述中央控制器系统包括主机、轨旁数据库和控制模块；
17.所述轨旁数据库中详细记录了所有具有与所述中央控制器系统所连接的所有读码器i d、读码器关联的股道信息、读码器关联的信号机信息、股道列车停放标准列车中心位置信息；
18.所述控制模块控制所述第一读码器和所述第二读码器的开启/关闭，接收解析所述第一读码器和所述第二读码器发送的信息，比较每根股道上所述第一读码器和所述第二读码器所发的车号信息一致性，查找所述轨旁数据库中每根股道的列车停放标准列车中心位置信息，向所述轨旁atp发送信息功能，接收从所述轨旁atp发来的控制请求信息；
19.其中，所述股道列车停放标准列车中心位置是根据列车标准停车区域轮廓线的中心线所确定。
20.优选的，所述第一读码器和所述第二读码器在所述中央控制器系统内都有唯一标识的i d。
21.本发明之二的基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，包括：
22.步骤f1，最初所述轨旁atp初始化定位失败，其根据需要自动开启对特定股道列车识别的需求，向所述中央控制器系统发送开启命令；
23.步骤f2，所述中央控制器系统根据收到的所述轨旁atp开启命令信息，获得请求识别的特定股道，开启相应特定所述第一读码器和所述第二读码器；
24.步骤f3，被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器对股道列车进行所述二维码标签图像采集，读码器各自解析获得车号信息；
25.步骤f4，被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器将各自获得的车号信息回传所述中央控制器系统；
26.步骤f5，所述中央控制器系统比较从被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器所获得的两个车号信息；
27.步骤f6，若两个车号信息一致，所述中央控制器系统确定车号为有效，并根据所述第一读码器和所述第二读码器的i d在所述轨旁数据库中查找关联的股道i d，并确定列车位置；
28.若两个车号信息不一致，所述中央控制器系统判断所述二维码标签定位失败，此时回传给所述轨旁atp的列车车号和列车位置为空，同时标记读取失败；
29.步骤f7，确定列车位置后，所述中央控制器系统向所述轨旁atp发送列车车号，列车位置，识别成功；
30.步骤f8，所述轨旁atp将所述从中央控制器系统获得列车车号及列车位置，登记记录在所述轨旁atp中，所述轨旁atp完成列车的初始化定位；所述轨旁atp不论收到的识别成功还是识别失败，都将向所述中央控制器系统发送关闭命令。
31.优选的，所述步骤f1中，附带请求查询的股道i d列表，可以针对部分股道或者全部股道下发。
32.优选的，所述步骤f3中，所述车号信息格式为：线路号+车编号。
33.优选的，所述步骤f6中，所述轨旁数据库中查找关联的股道i d与所述第一读码器、所述第二读码器的i d是一一对应的。
34.优选的，所述步骤f7中，所述中央控制器系统将所述股道标准列车停放中心位置作为所述列车位置，发送给所述轨旁atp。
35.本发明的有益效果是：
36.本发明列车辅助定位系统中二维码标签容易从市场上获取，通用性更高，成本更低；且将二维码标签贴面安装在列车车头，安装要求简单，且不影响日常车辆维护；读码器对读取范围要求相对宽松，对列车在股道上的列车精确停车性能要求较低。读码器读取二维码的成功率更高；读码器与中央控制器系统之间为以太网网络传输，以太网网络传输更加稳定可靠，利于轨旁atp从中央控制系统获取列车位置。
37.本发明列车辅助定位方法，读码器通过对列车头尾两处二维码标签识别，并将识别得到的车号发送给中央控制器系统，中央控制器系统能以比较判断车号信息一致性的方式，对列车车号进行可靠的识别，中央控制器系统能参照其轨旁数据库中的读码器关联股道来锁定列车所在具体股道，并根据轨旁数据库中的股道标准列车停放中心位置标定列车位置；基于二维码自动识别，中央控制器系统基于列车头尾两个读码器的信息表决判断，避免了人工肉眼识别车号的差错；本发明的中央控制器系统通过自动查找轨旁数据库来确定列车所在股道，避免了人工肉眼识别列车股道的差错。
38.本发明的系统及方法有助于缓解既有信号系统设计下两种列车定位问题：一是在停车场内，列车因唤醒应答器读取失败而导致的初始化定位失败；二是列车车地无线通信故障，信号轨旁atp不能获取车载atp发送的列车位置，不能完成列车初始化定位。
39.本发明的系统及方法能够辅助既有信号系统，使其轨旁atp能尽快获得列车车号及位置信息，从而轨旁atp系统能有条件开放股道上的信号机，使得列车顺利发车。
40.本发明的列车辅助定位系统也可应用于未配置信号atc(列车自动控制系统)自动化管理功能或者当信号atc系统完全故障时的停车场内，停车场管理维护人员可以通过列车辅助定位系统来快速获得股道列车停车情况。
附图说明
41.图1是本发明基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统模块图；
42.图2是本发明基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统设备之间的信息流向图；
43.图3是本发明中中央控制器系统具体模块图；
44.图4是本发明基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法流程图。
45.图中：1、二维码标签；2、第一读码器；3、第二读码器；4、中央控制器系统；5、轨旁atp；6、股道列车停放标准列车中心位置；7、列车标准停车区域轮廓线；8、信号机；41、主机；42、轨旁数据库；43、控制模块。
具体实施方式
46.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方
位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
47.下面将结合附图对本发明作进一步说明。
48.如1图所示，基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，包括：
49.二维码标签1安装在列车首尾两个车头端面，二维码标签1图像分别朝着所在车端的前进方向；第一读码器2安装在停车股道a端，用于扫射列车一端二维码标签1，第二读码器3安装在停车股道b端，用于扫射列车另一端二维码标签1，读码器扫码范围中心点，正对列车标准停车时车端二维码标签1所在位置；第一读码器2与第二读码器3的正下方各安装一个信号机8；中央控制器系统4安装在机房内，连接第一读码器2和第二读码器3，用于信息识别；轨旁atp 5安装在机房内，连接中央控制器系统4，用于向中央控制器系统4发送辅助定位开启/关闭命令；其中，二维码标签1包含其所在列车的车号信息。
50.在一个可选的实施例中，中央控制器系统4与每根股道上的第一读码器2，与第二读码器3之间，与轨旁atp 5之间，都通过以太网网络接口通信。
51.在一个可选的实施例中，中央控制器系统4对任意股道上的第一读码器2和第二读码器3具有i d识别功能。
52.在一个可选的实施例中，中央控制器系统4通过多端口的网络交换机实现与多个第一读码器2、第二读码器3网络连接。
53.如图2所示，停车场列车辅助定位系统设备之间的信息交流过程具体如下：
54.步骤s1，轨旁atp 5向中央控制器系统4发送辅助定位开启/关闭命令，用于中央控制器系统4判断开启或关闭读码器,并附带请求查询的股道i d列表，可以针对部分股道或者全部股道下发。
55.步骤s2，中央控制器系统4向轨旁atp 5发送列车车号，列车位置，识别成功，识别失败信息，作为步骤s1之后的反馈。
56.步骤s3，中央控制器系统4向第一读码器2发送开启/关闭命令。
57.步骤s4，等待第一读码器2的信息回传。
58.步骤s5，中央控制器系统4向第二读码器3发送开启/关闭命令。
59.步骤s6，等待第二读码器3的信息回传。
60.如图3所示，中央控制器系统4包括主机41、轨旁数据库42和控制模块43。
61.在一个可选的实施例中，主机41可使用市场上常规的工控机，且至少具备三个以太网网络接口。
62.在一个可选的实施例中，轨旁数据库42中详细记录了所有具有与中央控制器系统4所连接的所有读码器i d，读码器关联的股道信息，读码器关联的信号机8信息，股道列车停放标准列车中心位置信息，具体信息如下表所示。
[0063][0064]
在一个可选的实施例中，控制模块43包括控制第一读码器2和第二读码器3的开启/关闭，接收解析第一读码器2和第二读码器3发送的信息，比较每根股道上第一读码器2和第二读码器3所发的车号信息一致性，查找轨旁数据库42中每根股道的列车停放标准列车中心位置信息，向轨旁atp 5发送信息功能，接收从轨旁atp 5发来的控制请求信息；其中，股道列车停放标准列车中心位置6是根据列车标准停车区域轮廓线的中心线7所确定。
[0065]
在一个可选的实施例中，第一读码器2和第二读码器3在中央控制器系统4内都有唯一标识的i d。
[0066]
如图4所示，基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，包括：
[0067]
步骤f1，最初轨旁atp 5初始化定位失败，其根据需要自动开启对特定股道列车识别的需求，向中央控制器系统4发送开启命令；附带请求查询的股道i d列表，可以针对部分股道或者全部股道下发。
[0068]
步骤f2，中央控制器系统4根据收到的轨旁atp 5开启命令信息，获得请求识别的特定股道，开启相应特定第一读码器2和第二读码器3。
[0069]
步骤f3，被开启的特定第一读码器2和第二读码器3对股道列车进行二维码标签1图像采集，读码器各自解析获得车号信息；车号信息格式为：线路号+车编号。
[0070]
步骤f4，被开启的特定第一读码器2和第二读码器3将各自获得的车号信息回传中央控制器系统4。
[0071]
步骤f5，中央控制器系统4比较从被开启的特定第一读码器2和第二读码器3所获得的两个车号信息。
[0072]
步骤f6，若两个车号信息一致，中央控制器系统4确定车号为有效，并根据第一读码器2和第二读码器3的i d在轨旁数据库42中查找关联的股道i d，并确定列车位置；轨旁数据库42中查找关联的股道i d与第一读码器2、第二读码器3的i d是一一对应的。
[0073]
若两个车号信息不一致，中央控制器系统4判断二维码标签1定位失败，此时回传给轨旁atp 5的列车车号和列车位置为空，同时标记读取失败。
[0074]
在一个可选的实施例中，中央控制器系统4具有对同一股道上第一读码器2和第二读码器3回传信息的分析表决机制。不在同一根股道上的读码器信息，中央控制器系统4不
作表决。这是通过轨旁数据库42中的如下表格所示的，读码器i d与股道i d之间的一一对应关系所确定的。
[0075]
当中央控制器系统4在判断列车车号为有效后，根据回传该车号信息的两个读码器i d查找下表，首先识别股道i d，然后获得股道i d对应的股道标准列车停放中心位置6。
[0076][0077]
中央控制器系统4对照下表的信息字段格式，对符合位数和取值区间的车号信息进行表决。若车号信息对比结果相同，则列车车号为有效；若车号信息对比结果不同，则列车车号识别失败。
[0078]
字段位数取值区间线路号201-99车编号3001-999
[0079]
步骤f7，确定列车位置后，中央控制器系统4向轨旁atp 5发送列车车号，列车位置，识别成功；中央控制器系统4将股道标准列车停放中心位置6作为列车位置，发送给轨旁atp 5。
[0080]
步骤f8，轨旁atp 5将从中央控制器系统4获得列车车号及列车位置，登记记录在轨旁atp 5中，轨旁atp 5完成列车的初始化定位；轨旁atp 5不论收到的识别成功还是识别失败，都将向中央控制器系统4发送关闭命令。
[0081]
以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，其特征在于，包括：安装在列车首尾两个车头端面的二维码标签；安装在停车股道a端，用于扫射列车一端所述二维码标签的第一读码器；安装在停车股道b端，用于扫射列车另一端所述二维码标签的第二读码器；安装在所述第一读码器和第二读码器下方各一个的信号机；安装在机房内，连接所述第一读码器和所述第二读码器，用于信息识别的中央控制器系统；安装在机房内，连接所述中央控制器系统，用于向所述中央控制器系统发送辅助定位开启/关闭命令的轨旁atp；其中，所述二维码标签包含其所在列车的车号信息。2.根据权利要求1所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，其特征在于，所述中央控制器系统与每根股道上的所述第一读码器，与所述第二读码器之间，与轨旁atp之间，都通过以太网网络接口通信；所述中央控制器系统对任意股道上的所述第一读码器和所述第二读码器具有id识别功能。3.根据权利要求1所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，其特征在于，所述中央控制器系统包括主机、轨旁数据库和控制模块；所述轨旁数据库中记录了所有具有与所述中央控制器系统所连接的所有读码器id、读码器关联的股道信息、读码器关联的信号机信息、股道列车停放标准列车中心位置信息；所述控制模块控制所述第一读码器和所述第二读码器的开启/关闭，接收解析所述第一读码器和所述第二读码器发送的信息，比较每根股道上所述第一读码器和所述第二读码器所发的车号信息一致性，查找所述轨旁数据库中每根股道的列车停放标准列车中心位置信息，向所述轨旁atp发送信息功能，接收从所述轨旁atp发来的控制请求信息；其中，所述股道列车停放标准列车中心位置是根据列车标准停车区域轮廓线的中心线所确定。4.根据权利要求1所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，其特征在于，所述第一读码器和所述第二读码器在所述中央控制器系统内都有唯一标识的id。5.基于权利要求1所述基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统的停车场列车辅助定位方法，其特征在于，包括：步骤f1，最初所述轨旁atp初始化定位失败，其根据需要自动开启对特定股道列车识别的需求，向所述中央控制器系统发送开启命令；步骤f2，所述中央控制器系统根据收到的所述轨旁atp开启命令信息，获得请求识别的特定股道，开启相应特定所述第一读码器和所述第二读码器；步骤f3，被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器对股道列车进行所述二维码标签图像采集，读码器各自解析获得车号信息；步骤f4，被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器将各自获得的车号信息回传所述中央控制器系统；步骤f5，所述中央控制器系统比较从被开启的特定所述第一读码器和所述第二读码器所获得的两个车号信息；
步骤f6，若两个车号信息一致，所述中央控制器系统确定车号为有效，并根据所述第一读码器和所述第二读码器的id在所述轨旁数据库中查找关联的股道id，并确定列车位置；若两个车号信息不一致，所述中央控制器系统判断所述二维码标签定位失败，此时回传给所述轨旁atp的列车车号和列车位置为空，同时标记读取失败；步骤f7，确定列车位置后，所述中央控制器系统向所述轨旁atp发送列车车号，列车位置，识别成功；步骤f8，所述轨旁atp将所述从中央控制器系统获得列车车号及列车位置，登记记录在所述轨旁atp中，所述轨旁atp完成列车的初始化定位；所述轨旁atp不论收到的识别成功还是识别失败，都将向所述中央控制器系统发送关闭命令。6.根据权利要求5所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，其特征在于，所述步骤f1中，附带请求查询的股道id列表，可以针对部分股道或者全部股道下发。7.根据权利要求5所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，其特征在于，所述步骤f3中，所述车号信息格式为：线路号+车编号。8.根据权利要求5所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，其特征在于，所述步骤f6中，所述轨旁数据库中查找关联的股道id与所述第一读码器、所述第二读码器的id是一一对应的。9.根据权利要求5所述的基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法，其特征在于，所述步骤f7中，所述中央控制器系统将所述股道标准列车停放中心位置作为所述列车位置，发送给所述轨旁atp。

技术总结
本发明公开了基于二维码识别的停车场列车辅助定位系统，包括：安装在列车首尾两个车头端面的二维码标签；安装在停车股道A端，用于扫射列车一端所述二维码标签的第一读码器；安装在停车股道B端，用于扫射列车另一端所述二维码标签的第二读码器；安装在所述第一读码器和第二读码器下方各一个的信号机；安装在机房内，连接所述第一读码器和所述第二读码器，用于信息识别的中央控制器系统；安装在机房内，连接所述中央控制器系统，用于向所述中央控制器系统发送辅助定位开启/关闭命令的轨旁ATP；其中，所述二维码标签包含其所在列车的车号信息。还公开了基于二维码识别的停车场列车辅助定位方法。能快速且准确的获得列车定位。能快速且准确的获得列车定位。能快速且准确的获得列车定位。


技术研发人员：麦新晨
受保护的技术使用者：上海电气泰雷兹交通自动化系统有限公司
技术研发日：2023.03.15
技术公布日：2023/6/27